n -뷰티르산 농도 - 휘발성 저급지방산 농도 - 돈사 농장별 악취물질 농도

III. 결과 및 고찰

1. 돈사 농장별 악취물질 농도

1.3 휘발성 저급지방산 농도

1.3.2 n -뷰티르산 농도

4개 양돈장에서 2017년 4월부터 11월까지 자돈사, 육성돈사, 비육돈사의 내부 에서 n-뷰티르산(n-Butyric acid, n-BA) 시료를 채취하여 분석한 결과를 Figure 9와 Table 15～16에 나타내었다. n-BA의 평균농도는 육성돈사에서 0.38 ppm으 로 높았고, 그 다음으로 비육돈사 0.34 ppm, 자돈사 0.27 ppm 순으로 농도를 보였 다. n-BA 성분은 PA 성분과 유사한 결과 패턴을 보이는 것으로 조사되었다.

각 농장별로 n-BA의 농도를 비교한 결과에서 A-농장의 n-BA 농도는 자돈 사, 육성돈사, 비육돈사에서 각각 0.11～0.33, 0.18～0.56, 0.17～0.35 ppm의 범위로 육성돈사에서 높은 농도를 나타내었다. B-농장에서는 육성돈사와 비육돈사의 n-BA 농도가 각각 0.40, 0.42 ppm으로 비슷한 농도를 보였고, 자돈사는 0.13 ppm으로 비육돈사에 비해 약 3.2 배 농도가 낮은 것으로 확인되었다. 이때 육성 돈사에서 6～8월에 농도변화가 다른 월에 비해 크게 나타났으며, 이는 6～8월에 시료 채취 시 돼지 출하로 인하여 사육두수가 감소하여 농도가 낮게 나타난 것으 로 판단된다.

C-농장은 비육돈사 0.24～0.68 ppm (0.50 ppm), 자돈사 0.16～0.83 ppm (0.43 ppm), 육성돈사 0.28～0.54 ppm (0.40 ppm) 순으로 n-BA 농도가 비육돈사에서 높았다. 특히 4～6월에 자돈사에서 n-BA 농도가 높게 증가하였고, 이는 자돈사 에 음용수로 공급되는 미생물제재가 한시적 중단으로 인하여 농도가 증가한 것 으로 추정된다. 그리고 D-농장은 육성돈사에서 0.37 ppm으로 n-BA 농도가 높았 고, 그다음으로 자돈사(0.33 ppm), 비육돈사(0.18 ppm)의 농도를 보였다. D-농장 의 비육돈사에서 n-BA가 다른 돈사에 비해 농도가 2.0배 낮게 나타났으며, 이는 비육돈사의 낮은 사육밀도로 인하여 농도가 낮은 것으로 사료된다.

환기방식에 따른 n-BA 농도를 상호 비교해보면, 자돈사와 육성돈사는 윈치커 튼형방식에서 각각 0.38 ppm, 0.41 ppm으로 무창형방식에 비해 각각 2.4, 1.1배 높은 농도를 보였다. 그리고 비육돈사는 무창형방식과 윈치커튼형방식에서 모두 0.34 ppm으로 비슷한 농도수준을 나타내었다. 이때 윈치커튼형방식인 D-농장의 낮은 사육밀도로 인하여 윈치커튼형방식에서 농도가 낮게 나타난 것으로 추정된 다. 이로 인하여 윈치커튼형방식이 무창형방식에 비해 농도가 높을 것으로 추정

된다.

Figure 9. Comparison of n-butyric acid concentrations in four swine farms.

Sample Concentration (ppm) (Apr)1st 2nd

(May) 3rd (Jun) 4th

(Jul) 5th

(Aug) 6th

(Sep) 7th

(Oct) 8th

(Nov) Mean SD

WR 0.33 0.32 0.24 0.12 0.13 0.13 0.15 0.11 0.19 0.09 GR 0.56 0.31 0.46 0.31 0.18 0.24 0.26 0.25 0.32 0.12 FR 0.35 0.30 0.34 0.22 0.21 0.17 0.20 0.27 0.26 0.06

WR 0.17 0.16 0.07 0.11 0.10 0.12 0.15 0.14 0.13 0.03 GR 0.54 0.34 0.50 0.20 0.48 0.31 0.35 0.46 0.40 0.11 FR 0.43 0.24 0.58 0.54 0.59 0.44 0.29 0.28 0.42 0.13

WR 0.80 0.83 0.78 0.29 0.19 0.24 0.17 0.16 0.43 0.29 GR 0.41 0.52 0.54 0.53 0.41 0.28 0.36 0.47 0.44 0.09 FR 0.60 0.53 0.55 0.68 0.24 0.45 0.49 0.48 0.50 0.12

WR 0.28 0.31 0.36 0.38 0.38 0.40 0.31 0.22 0.33 0.06 GR 0.28 0.46 0.44 0.47 0.27 0.51 0.32 0.19 0.37 0.11 FR 0.18 0.21 0.18 0.20 0.11 0.21 0.21 0.13 0.18 0.04

Mean

WR 0.40 0.41 0.36 0.23 0.20 0.22 0.20 0.16 0.27 0.09 GR 0.45 0.41 0.49 0.38 0.34 0.34 0.32 0.34 0.38 0.06 FR 0.39 0.32 0.41 0.41 0.29 0.32 0.30 0.29 0.34 0.05 Table 15. Concentrations of n-butyric acid in four swine farms.

*WR : Weaned Room, GR : Growing Room, FR : Fattening Room

Sample

Concentration (ppm) (A-farm)ES ES

(B-farm) WS

(C-farm) WS

(D-farm) ES

Mean WS

Mean

WR 0.19 0.13 0.43 0.33 0.16 0.38

GR 0.32 0.40 0.44 0.37 0.36 0.41

FR 0.26 0.42 0.50 0.18 0.34 0.34

Table 16. Concentrations of n-butyric acid in two type swine farms.

*WR : Weaned Room, GR : Growing Room, FR : Fattening Room

1.3.3 iso-발레르산 농도

제주지역 4개의 양돈장에서 자돈사, 육성돈사, 비육돈사 내부에서 시료를 채 취여 iso-발레르산(iso-valeric acid, iso-VA) 성분을 분석하였고, 그 결과를 Figure 10과 Table 17～18에 나타내었다. iso-VA의 농도는 자돈사 18.6～42.2 ppb, 육성 돈사 34.2～46.9 ppb, 비육돈사 32.3～43.1 ppb의 범위를 보였고, 이 중 육성돈사 에서 38.5 ppb로 다른 돈사에 비해 높은 농도를 나타내었다. 그리고 비육돈사는 37.0 ppb로 비슷한 수준의 농도를 보였고, 자돈사는 29.9 ppb로 농도가 다소 낮 은 것으로 조사되었다.

각 농장별에 따른 iso-VA의 농도를 비교한 결과, A-농장에서 iso-VA의 농 도는 자돈사에서 17.4～37.4 ppb, 육성돈사 25.1～40.0 ppb, 비육돈사 22.9～37.3 ppb의 범위를 보였고, 이들 돈사의 평균농도는 각각 26.0, 34.7, 29.9 ppb로 육성 돈사에서 농도가 높게 나타났다. B-농장은 자돈사 13.7～25.8 ppb (19.8 ppb), 육 성돈사 25.2～59.4 ppb (41.9 ppb), 비육돈사 33.3～61.7 ppb (47.7 ppb)의 범위로 비육돈사에서 iso-VA 농도가 자돈사에 비해 대략 2.4배 높은 것으로 조사되었 다. 특히 7월에 육성돈사에서 농도가 감소하는 경향을 나타내었고, 그 이유는 시 료 채취 당시 돼지 출하로 인하여 사육두수가 감소하여 농도가 낮아진 것으로 추정된다.

C-농장에서는 자돈사, 육성돈사, 비육돈사에서 iso-VA 농도가 각각 42.0, 42.4, 45.6 ppb로 비슷한 농도 수준을 나타내었다. 이때 4～6월에 자돈사에서 농 도가 증가하는 경향을 보였고, 이는 돈사에 공급되는 미생물제재의 공급 중단으 로 농도가 증가한 것으로 추정된다. D-농장은 iso-VA의 농도가 육성돈사에서 35.0 ppb로 높은 농도를 보였고, 그 다음으로 자돈사(31.8 ppb), 비육돈사(24.7 ppb)순으로 나타내었다. 특히 D-농장에서 비육돈사에서 iso-VA 농도가 다른 농 장들에 비해 낮은 경향을 나타내었고, 이는 비육돈사의 낮은 사육밀도로 인하여 농도가 낮은 것으로 판단된다. 위의 4개 양돈장에서 조사된 iso-VA의 농도 결과 는 악취공정시험법 배출허용기준(4 ppb)보다 높은 수준의 농도를 보였으며, iso-VA 성분 또한 양돈장 내부에 관리에서 필요한 성분으로 조사되었다.

돈사환기 방식별로 iso-VA의 농도를 비교해보면, 자돈사에서는 윈치커튼방식

이 36.9 ppb로 무창형방식에 비해 약 1.6배 농도가 높았다. 그리고 육성돈사는 무

Figure 10. Comparison of iso-valeric acid concentrations in four swine farms.

Sample Concentration (ppb) (Apr)1st 2nd

(May) 3rd (Jun) 4th

(Jul) 5th

(Aug) 6th

(Sep) 7th

(Oct) 8th

(Nov) Mean SD

WR 37.4 36.6 35.0 21.0 19.8 18.9 21.9 17.4 26.0 8.1 GR 39.8 36.0 40.0 39.9 25.1 30.6 30.5 35.8 34.7 5.1 FR 34.8 37.2 37.3 29.4 25.9 22.9 23.4 28.3 29.9 5.5

WR 24.4 23.6 13.7 16.8 17.4 19.0 25.8 17.4 19.8 4.0 GR 59.4 42.9 46.4 25.2 42.2 37.7 40.4 40.6 41.9 8.9 FR 44.0 33.3 57.1 61.7 55.0 46.0 34.7 49.5 47.7 9.6

WR 57.4 72.2 70.4 42.9 23.6 31.5 20.2 17.6 42.0 20.8 GR 34.4 58.7 55.2 41.2 46.9 29.9 32.8 40.2 42.4 9.8 FR 49.3 60.4 54.6 48.0 29.7 39.4 44.7 39.0 45.6 9.0

WR 27.8 36.4 31.0 37.1 30.2 37.9 31.7 21.9 31.8 5.0 GR 28.0 50.1 43.9 37.7 25.7 39.8 34.5 20.3 35.0 9.3 FR 24.6 28.1 23.4 24.0 18.6 28.1 32.3 18.8 24.7 4.4

Mean

WR 36.8 42.2 37.5 29.5 22.8 26.8 24.9 18.6 29.9 7.7 GR 40.4 46.9 46.4 36.0 35.0 34.5 34.6 34.2 38.5 5.1 FR 38.2 39.8 43.1 40.8 32.3 34.1 33.8 33.9 37.0 3.7 Table 17. Concentrations of iso-valeric acid in four swine farms.

*WR : Weaned Room, GR : Growing Room, FR : Fattening Room

Sample

Concentration (ppb) (A-farm)ES ES

(B-farm) WS

(C-farm) WS

(D-farm) ES

Mean WS

Mean

WR 26.0 19.8 42.0 31.8 22.9 36.9

GR 34.7 41.9 42.4 35.0 38.3 38.7

FR 29.9 47.7 45.6 24.7 38.8 35.2

Table 18. Concentrations of iso-valeric acid in two type swine farms.

*WR : Weaned Room, GR : Growing Room, FR : Fattening Room

1.3.4 n-발레르산 농도

제주지역 4개 양돈장에서 각 돈사별로 용액흡수방식으로 시료를 채취하였고, n-발레르산(n-valeric acid, n-VA) 분석 결과를 Figure 11과 Table 19～20에서 상호 비교하였다. 각 돈사별 n-VA의 농도는 자돈사 37.6～70.2 ppb, 육성돈사 16.8～76.6 ppb, 비육돈사 53.5～70.1 ppb의 범위로 육성돈사에서 n-VA 성분이 높은 농도를 나타내었다.

n-VA 성분을 각 농장별로 구분하여 비교한 결과에서 A-농장은 자돈사 32.9～

77.5 ppb (52.6 ppb), 육성돈사 48.5～71.1 ppb (63.3 ppb), 비육돈사 51.3～57.0 ppb (58.2 ppb)로 육성돈사에서 농도가 높았다. 자돈사에서 6월부터 자돈사의 농도가 낮아졌는데, 이는 돼지 폐사방지를 위해 환기팬 효율을 증가시켜 농도가 낮아진 것으로 판단된다.

B-농장에서는 n-VA 농도가 육성돈사와 비육돈사에서 각각 77.6, 77.5 ppb로 비슷한 수준의 농도를 보였고, 자돈사는 45.1 ppb로 두 돈사에 비해 약 1.7배 낮 은 농도를 나타내었다. 이때 육성돈사 7월에 농도가 감소하였는데, 이는 시료 채 취 시 돼지 출하로 인하여 사육두수가 감소하여 농도가 낮아진 것으로 판단된다.

C-농장의 n-VA 성분의 농도는 자돈사 25.7～83.6 ppb, 육성돈사 33.9～65.1 ppb, 비육돈사 37.2～66.9 ppb의 범위를 보였다. 이때 자돈사, 육성돈사, 비육돈사 각각 53.1, 50.8, 53.96 ppb로 세 돈사 모두 비슷한 수준의 농도로 조사되었다. 이 중 자돈사 4～6월에 농도가 높았는데, 그 이유는 시료 채취 당시 미생물제재의 공급이 원활하지 않아 일시적으로 높은 농도를 보이는 것으로 사료된다.

D-농장의 n-VA 성분의 농도는 자돈사와 육성돈사 각각 46.3～89.3 ppb (70.3 ppb), 42.8～96.5 ppb (73.0 ppb)로 유사한 수준의 농도를 나타내었으며, 비육돈사 는 34.0～60.0 ppb (50.7 ppb)의 농도를 보였다. 비육돈사의 농도가 낮은 이유는 비육돈사의 사육밀도가 자돈사와 육성돈사에 비해 크게 낮아 농도가 낮은 것으 로 사료된다. 그리고 자돈사, 육성돈사, 비육돈사 모두 11월에 낮은 농도를 보였 다. 이는 다른 계절에 비해 미생물제재의 공급이 원활하여 농도가 감소한 것으로 추정된다.

위의 결과들로부터 4개 농장 모두 iso-VA와 유사한 경향을 나타내었으며,

C-농장을 제외한 농장에서 대체적으로 육성돈사에서 높은 농도를 보이는 것으로 확인되었다. 악취공정시험법 배출허용기준(2 ppb)과 비교해 본 결과, 4개 농장 모 두 악취공정시험법 배출허용기준 보다 22.6∼38.8배 농도가 높았다.

돈사환기 방식별로 n-VA 성분 농도를 비교한 결과, 자돈사에서는 윈치커튼 형방식이 61.7 ppb로 무창형방식 48.9 ppb 보다 1.3배 높은 농도를 나타내었다.

그러나 육성돈사와 비육돈사의 농도는 무창형방식이 각각 70.5, 67.9 ppb 윈치커 튼형방식에 비해 상대적으로 높은 농도를 보이는 것으로 확인되었다. 이러한 결 과는 동일한 휘발성 저급지방산 성분인 PA, n-BA, iso-VA와 반대의 경향을 보 였지만, n-VA 또한 양돈장 내부에서 악취를 일으키는 주요 물질로 관리가 필요 할 것으로 판단된다.

따라서 휘발성 저급지방산 4종을 돈사 환기방식이 다른 무창형방식과 윈치커 튼방식인 제주지역 양돈장 내부에서 시료를 채취, 분석한 송정민(2014) 연구결과 와 유사한 경향을 나타내는 것으로 확인되었다.

이러한 휘발성 지방산의 농도 분석 결과를 종합해 보면, 일반적으로 무창형방 식에서 높은 농도를 보인 n-VA를 제외한 나머지 PA, n-BA, iso-VA 성분들은 모두 윈치커튼형방식에서 농도가 더 높은 특징을 나타내었다. 이처럼 휘발성 저 급지방산의 농도가 돈사 환기방식별로 차이를 보이는 것은 분뇨 중의 탄수화물 과 단백질이 이화작용과 혐기성 분해를 거치는 과정이 서로 다르고, 혐기성 미생 물들이 각기 다른 대사경로로 작용했기 때문인 것으로 판단된다(고한종 등, 2008 Rappert and Muller, 2005).

자 돈 육 성 돈 비육 돈

Figure 11. Comparison of n-valeric acid concentrations in four swine farms.

Sample Concentration (ppb) (Apr)1st 2nd

(May) 3rd (Jun) 4th

(Jul) 5th

(Aug) 6th

(Sep) 7th

(Oct) 8th

(Nov) Mean SD

WR 76.3 75.4 77.5 44.7 43.4 32.9 36.5 34.1 52.6 18.8 GR 71.1 69.9 69.0 65.4 48.5 60.4 56.0 66.4 63.3 7.3 FR 57.0 55.3 67.0 62.3 52.5 53.2 51.3 66.9 58.2 6.0

WR 51.5 51.1 29.4 39.6 38.7 46.3 59.7 44.3 45.1 8.7 GR 101.3 71.5 88.4 55.8 78.0 72.5 68.9 84.3 77.6 12.9 FR 70.2 50.9 96.5 89.9 86.7 82.3 55.5 88.0 77.5 15.7

WR 74.5 82.3 83.6 49.3 36.2 45.3 28.0 25.7 53.1 22.3 GR 33.9 65.1 64.6 62.0 54.0 35.7 39.8 51.2 50.8 12.1 FR 51.1 66.9 62.7 59.7 37.2 48.6 51.4 53.7 53.9 8.7

WR 60.4 72.1 89.3 79.9 67.5 79.3 67.4 46.3 70.3 12.4 GR 61.0 80.1 84.3 89.5 55.2 96.5 74.9 42.8 73.0 17.2 FR 45.0 58.3 54.3 59.3 37.4 60.0 57.5 34.0 50.7 9.8

Mean

WR 65.7 70.2 70.0 53.4 46.5 51.0 47.9 37.6 55.3 11.3 GR 16.8 71.7 76.6 68.2 58.9 66.3 59.9 61.2 66.2 5.7 FR 55.8 57.9 70.1 67.8 53.5 61.0 53.9 60.7 60.1 5.8 Table 19. Concentrations of n-valeric acid in four swine farms.

*WR : Weaned Room, GR : Growing Room, FR : Fattening Room

Sample

Concentration (ppb) (A-farm)ES ES

(B-farm) WS

(C-farm) WS

(D-farm) ES

Mean WS

Mean

WR 52.6 45.1 53.1 70.3 48.9 61.7

GR 63.3 77.6 50.8 73.0 70.5 61.9

FR 58.2 77.5 53.9 50.7 67.9 52.3

Table 20. Concentrations of n-valeric acid in two type swine farms.

*WR : Weaned Room, GR : Growing Room, FR : Fattening Room

2. 악취 원인물질 기여도

악취물질은 각 성분별로 최소 감지농도가 다르기 때문에 악취물질의 농도만 을 기준으로 악취기여도를 파악하기에 어려움이 있다(송정민, 2014). 따라서 기기 분석에 의해서 검출된 개별 악취물질의 농도를 각 물질의 최소감지농도로 나누 어 준 값인 악취지수(Odor Quotient, OQ)와 총악취지수(Sum of Odor Quotient, SOQ)를 이용하여 더 효과적으로 악취기여도를 파악함으로써 주요 악취 원인물 질을 예측할 수 있다. 이 때 OQ가 10 이상이면 약한 취기를 느끼고 100 이상이 면 취기를 감지하는 수준을 나타낸다. 따라서 OQ 값이 100 이상이면 이들 성분

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